BIM技术在高寒地区地铁车辆段施工中的应用研究

李 伟,孙更利,康 龙,苗书官,闫乐鹏

(中交一公局第三工程有限公司,北京 101102)

1 引 言

近年来,我国交通建设飞速发展,为了满足人民出行要求,我国大力发展城市地铁建设。地铁试车段[1]在进行列车预运行与试验方面工作做了大量贡献,而车辆段在施工过程中绝大部分的梁结构复杂无序、支撑高度大、工艺复杂,并且施工所需资金投入大,对施工管理的要求较高[2-3]。随着计算机科技及技术的飞速发展,BIM技术逐渐成熟[4-6],并且逐步渗入到各种工程建设管理当中。

我国学者针对BIM技术在地铁施工管理上的应用进行了大量研究。王立庄[7]以佛山地铁车辆段施工为背景,分析了影响施工进度的因素,并运用BIM技术实现了地铁施工管理。彭江发[8]对国内外BIM技术在地铁施工中的应用进行了研究,并探讨了BIM技术在地铁建造过程中维护运营的应用。霍丽娜[9]以北京地铁6号线车辆段为例,研究了BIM技术在施工管理及施工过程中的应用,并分析了经济效益。卢正哲[10]采用BIM技术建造了地铁车辆段运营及维护系统,提高了车辆段施工的管理效率。

以上学者针对BIM技术在地铁车辆段施工中的应用进行了大量研究,但对高寒地区车辆段施工BIM技术的应用研究较少。以哈尔滨市安通街地铁车辆段施工为背景,对高寒地区地铁车辆段施工难点进行分析,阐述了BIM技术在高寒地区车辆段施工应用价值,并对BIM技术在高寒地区车辆段的应用进行研究。为今后类似地铁车辆段施工管理研究提供参考。

2 工程概况

安通街车辆基地位于哈尔滨市香坊区红星街以东、规划安通街以北、规划城市三环路以西区域,总占地面积约43.71公顷,该地长约1 295 m,宽约451 m。23个单体建筑物,具体包含D区(内部为洗车镟轮库、运用库、停车列检库)、咽喉区(牵引降压混合变电所、轮对受电弓检测棚及设备房在咽喉区内部)及C区(检修库)。

3 工程难点分析

哈尔滨轨道交通3号线安通街车辆基地为东北(高寒)地区第首个上盖物业综合开发车辆段项目,为集房建、轨道交通、市政于一身的综合性工程,占地面积约60个足球场,为全国首个高寒地区最大的车辆基地。工程重难点如下。

(1)梁结构复杂无序、支撑高、工艺流程复杂、材料用量巨大。

(2)哈尔滨冬季时间长、全年施工工期短、场区内66 KV高压线、220 KV高压线、720燃气管线纵横交错,对施工工期和施工风险把控都提出了极高的要求。

(3)车辆基地上盖物业开发后,概算大幅增加,土建预计达到20亿元左右,工程项目面临着很大的成本控制压力。

因此,通过BIM技术对改变粗犷及传统的工程管理方式具有十分重要的意义。

4 BIM技术概述

4.1 BIM技术特点

BIM技术具有信息完备性、关联性与一致性、可视化、协调性等特点。BIM技术涉及到的建模软件种类众多,其中社会各界使用最广泛有的Revit、CATIA等软件,其各类软件分类如图1所示。

图1 BIM建模软件分类

4.2 BIM技术在高寒地区车辆段施工应用价值

BIM技术作为建筑行业一种新型的前沿技术,引领着建筑信息化的浪潮,已在世界上很多国家和地区有着成功的实践,将BIM技术与高寒地区车辆基地工程施工管理相结合,是一次新的尝试,有利于推动建筑业的信息化发展。

首先,BIM技术能够依据施工图纸建立清晰直观的3D模型,分析模拟施工中遇到的难点,对施工设计进行进一步优化设计。渲染后的3DBIM模型不仅造型美观,更重要的是能够用于工程量计算。

其次,BIM技术以施工进度计划作为项目管理的主要线路,对资源配置进行合理规划,提高了资源利用效率。并通过节点前置资源检查,对管理及施工人员进行督促,始终遵循关键线路节点展开施工组织,确保关键节点及总工期延期可控。

BIM技术还可以通过在线检查、记录,协助管理层发现并解决存在的问题及隐患,提高车辆段施工质量,降低风险。通过标准化、信息化、数字化,管理施工人员,管控项目全局,合理分配资源,从而达到增质、提效、降本的管理目的。

5 BIM技术在高寒地区车辆段的应用

5.1 BIM模型建立

以往施工图为2D平面施工图,施工人员往往不会很直观清晰的对整个施工过程进行构想与分析,从而对施工进度及质量造成影响与损失。因此,运用BIM技术对高寒地区车辆段总体布置进行模型建立,将施工图导入Revit软件进行精细化建模。

5.2 BIM与智慧工地平台协同作用

高寒地区车辆段施工过程中,不同项目成员与产品之间相互信息交流是智慧工地平台建立的基本保证,而BIM技术可有效针对高寒地区车辆段施工进行维护与运行。BIM技术与智慧工地平台的协同作用促使整个施工管理更加有效。

BIM+智慧工地平台协同作用,对高寒地区车辆段施工进度与人员信息进行管理,对投资管理数据、质量管理数据以及安全管理数据进行严格把控。BIM+智慧工地平台能够对工人进行产业化管理,将施工中各工序进行有序衔接、交叉管理,并且能够对关键线路与资源进行管控,最后实现资产化数字交付工作。

BIM+智慧工地平台还可以对车辆段车辆进出情况进行实时监控,通过数据记录,能够更好的对车辆段进行测试、施工与维护。

BIM+智慧工地平台以BIM模型为载体,打造基于BIM技术的工程项目管控系统,实现项目全生命周期的“可视化”管理。参建各单位(建设、设计、施工、监理、行业主管部门)通过“BIM+”综合协同与指挥调度平台连接起来,形成一个互相连接、有效互动的整体,在平台上进行人员、进度、质量、安全、成本、物料的全过程管理;利用物联网技术,形成虚实结合的项目管控系统;建立完善的BIM技术实施体系,实现对工程项目管理的全覆盖应用,提高项目施工、管理的信息化、智能化水平,在施工建设领域产业链中保持行业内领先地位。

5.3 施工总体部署

地铁车辆段建设中,合理规划材料及资源运输路线将很大的提高建筑施工效率。因此应用BIM技术,针对车辆基地施工场地进行合理布局。主体结构的盖体梁、板工程,根据设计结构缝及后浇带设置要求将盖体划分为49块板,在施工过程中充分考虑塔吊施工作业面全覆盖、后期塔吊拆除施工方便的原则,塔吊初步确定选用QTZ80(5612)型塔吊,其工作幅度为3～56 m,最大起重量为8 t,最大幅度额定起重量为1.2 t。并且塔吊基础设置在结构缝及后浇带区域。如图2所示。

图2 车辆段场地塔吊布置图

5.4 地下管线检查

地铁车辆段运用BIM技术对施工过程中的管线碰撞情况进行可视化处理,对地下管线预留孔洞以及预埋件设置等情况进行检查,是否出现偏差。发现异常情况及时进行修补调整,尽可能将损失降低到最小,有效提高车辆段施工质量与进度。

5.5 BIM工程量统计

利用BIM技术可以对高寒地区地铁车辆段施工工程量进行总体统计,还可以对地铁车辆段梁板施工中各区域所需脚手架的工程量进行统计,如表1、表2所示。

表1 材料总工程量

表2 脚手架工程量

通过对车辆段施工工程量进行统计,能够更好的掌握车辆段施工所需材料,对施工质量进行把控与管理,从而加快施工进度。

6 结 论

基于BIM的信息化管理方法可大幅提升地铁车辆段的施工管理水平,提升施工效率,降低施工成本,为同行业的施工管理提供可借鉴的经验。

通过BIM技术的应用进行模拟分析优化与高效施工管理,缩短工期,提高生产效率,降低人员、设备的投入,减少施工过程中的材料损耗,有效控制成本。

克服了传统粗犷的管理方法造成的施工效率底下,返工率高问题。优质高效地完成地铁车辆段施工的任务。